할로겐

Halogen
이 기사는 화학 계열에 관한 것입니다.기타 용도는 할로겐(동음이의)을 참조하십시오.
할로겐
수소 헬륨
리튬 베릴륨 붕소 카본 질소 산소 플루오린 네온
나트륨 마그네슘 알루미늄 실리콘 인 유황 염소 아르곤
칼륨 칼슘 스칸듐 티타늄 바나듐 크롬 망간 철 코발트 니켈 구리 아연 갈륨 게르마늄 비소 셀레늄 브롬 크립톤
루비듐 스트론튬 이트리움 지르코늄 니오븀 몰리브덴 테크네튬 루테늄 로듐 팔라듐 실버 카드뮴 인듐 주석 안티몬 텔루륨 요오드 제논
세슘 바륨 란타넘 세륨 프라세오디뮴 네오디뮴 프로메튬 사마륨 유로피움 가돌리늄 터븀 디스프로슘 홀뮴 에르비움 툴륨 이터븀 루테튬 하프늄 탄탈룸 텅스텐 레늄 오스뮴 이리듐 플래티넘 골드 수성(원소) 탈륨 이끌다 비스무트 폴로늄 아스타틴 라돈
프랑슘 라듐 악티늄 토륨 프로탁티늄 우라늄 넵투늄 플루토늄 아메리슘 큐륨 베르켈륨 칼리포늄 아이슈타인 페르미움 멘델레비움 노벨륨 로렌시움 러더포디움 더브늄 시보리움 보흐리움 하시움 마이트네륨 다름슈타티움 로엔트게늄 코페르니슘 니혼이움 플레로비움 모스크바 주 리버모륨 테네시주 오가네손
칼코겐 ← → 희가스
IUPAC 그룹번호 17
요소별명 불소기
보잘것없는 이름 할로겐의
CAS 그룹번호
(US,패턴A-B-A)
 비아
구 IUPAC 번호
(유럽, 패턴 A-B)
 VIIB
↓ 기간
2
Image: Liquid fluorine at cryogenic temperatures
불소(F)
9할로겐
3
Image: Chlorine gas
염소(Cl)
17할로겐
4
Image: Liquid bromine
브롬 (Br)
35할로겐
5
Image: Iodine crystal
요오드(I)
53할로겐
6 아스타틴 (At)
85할로겐
7 테네신(Ts)
117할로겐

전설

원시적 요소
부패로 인한 원소
합성한
원자 번호 색상:
블랙=솔리드,그린=액체,레드=가스

할로겐(/ˈhælədʒən, ˈheɪ-, -loʊ-, -loʒɛn/)은 주기율표에서 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 요오드(I), 아스타틴(At), 텐신(Ts)의 6가지 화학적 관련 원소로 구성된 그룹,비록 몇몇[4] 저자들은 테네신의 화학이 알려지지 않았고 이론적으로 갈륨의 화학과 더 비슷할 것으로 예상되기 때문에 그것을 배제할 것입니다.현대 IUPAC 명명법에서 이 그룹은 그룹(XVII) 또는 그룹(VII)[5]으로 알려져 있습니다.

"할로겐"은 "소금 제조자" 또는 "소금 제조자"를 의미합니다.할로겐이 금속과 반응하면 불화칼슘, 염화나트륨(보통 식탁염), 브롬화은, [6]요오드화칼륨을 포함한 광범위한 소금이 생성됩니다.

할로겐 그룹은 표준 온도와 압력에서 물질의 세 가지 주요 상태에 원소를 포함하는 유일한 주기율표 그룹이지만, 백린을 표준 [n 1]상태로 가정할 때 상온보다 그리 높지 않은 그룹(I)과 15에서도 마찬가지가 됩니다.모든 할로겐은 수소와 결합하면 산을 형성합니다.대부분의 할로겐은 일반적으로 광물이나 소금으로 만들어집니다.중간 할로겐인 염소, 브롬, 요오드는 소독제로 자주 사용됩니다.유기 브로마이드는 난연제의 가장 중요한 종류이며 할로겐 원소는 위험하고 독성이 있을 수 있습니다.

역사

불소 광물 플루오로스파르는 일찍이 1529년에 알려져 있었습니다.초기의 화학자들은 불소 화합물이 발견되지 않은 원소를 함유하고 있다는 것을 알았지만, 그것을 분리할 수는 없었습니다.1860년, 영국의 화학자인 George Gore는 불산을 통해 전기의 전류를 흐르게 했고 아마도 불소를 생산했을 것입니다, 그러나 그는 그 당시에 그의 결과를 증명할 수 없었습니다.1886년, 파리의 화학자 앙리 모이산은 무수 플루오린화 수소에 용해된 이불화 칼륨을 전기 분해하여 [7]불소를 성공적으로 분리했습니다.

염산은 연금술사와 초기 화학자들에게 알려져 있었습니다.그러나, 염소 원소는 칼 빌헬름 셸이 이산화망간으로 염산을 가열한 1774년까지 생산되지 않았습니다.셸은 이 원소를 "탈염소화된 뮤리아산"이라고 불렀는데, 이것이 염소가 33년 동안 알려진 방법입니다.1807년 험프리 데이비는 염소를 조사했고 그것이 실제 원소라는 것을 발견했습니다.염소 가스는 제 1차 세계 대전 동안 독가스로 사용되었습니다.오염된 지역의 산소를 대체하고 일반 산소화 공기를 유독 염소 가스로 대체했습니다.이 가스는 인체 조직을 외부적으로 그리고 내부적으로, 특히 폐를 태워,[7] 오염 정도에 따라 호흡을 어렵게 하거나 불가능하게 만들 것입니다.

브로민은 앙투안 제롬 발라드에 의해 1820년대에 발견되었습니다.발라드는 염소 가스를 소금물 샘플에 통과시킴으로써 브롬을 발견했습니다.그는 원래 새로운 원소의 이름인 무라이드를 제안했지만, 프랑스 아카데미는 이 원소의 이름을 [7]브롬으로 바꿨습니다.

요오드는 해조류 회분을 소금물 제조 공정의 일부로 사용하던 Bernard Courtois에 의해 발견되었습니다.쿠르투아는 일반적으로 김회를 물과 함께 끓여 염화칼륨을 생성합니다.그러나, 1811년, 쿠르투아는 그의 공정에 황산을 첨가했고 그의 공정이 검은 결정으로 응축되는 보라색 연기를 만들어낸다는 것을 발견했습니다.쿠르투아는 이 결정체들이 새로운 원소라는 의심을 품고 다른 화학자들에게 샘플을 보내 조사했습니다.요오드는 조셉 게이-루삭(Joseph Gay-Lussac)[7]에 의해 새로운 원소로 증명되었습니다.

1931년 프레드 앨리슨은 자기 광학 기계로 85번 원소를 발견했다고 주장했고, 알라바민이라고 이름 지었지만, 실수였습니다.1937년, 라젠드랄 데는 광물에서 85 원소를 발견했다고 주장했고, 그 원소를 다키네라고 불렀지만, 그 또한 잘못 알고 있었습니다.1939년 호리아 훌루베이와 이베트 카우초이스가 분광학을 통해 원소 85를 발견하려는 시도도 실패했고, 같은 해 폴로늄의 베타 붕괴로 인한 요오드와 유사한 원소를 발견한 월터 마인더가 시도했습니다.현재 아스타틴으로 명명된 원소 85는 1940년 데일 R에 의해 성공적으로 생산되었습니다. 코슨, K.R. 매켄지, 그리고 알파 입자로 비스무트를 폭격한 에밀리오 [7]G. 세그레.

2010년, 핵 물리학자 유리 오가네시안이 이끄는 JINR, 오크리지 국립 연구소, 로렌스 리버모어 국립 연구소, 그리고 밴더빌트 대학의 과학자들이 참여한 연구팀은 베켈륨-249 원자에 칼슘-48 원자를 폭격하여 테네신-294를 만드는 데 성공했습니다.2022년 현재 가장 최근에 발견된 원소입니다.

어원

1811년 독일의 화학자 요한 슈바이거는 "할로겐"("hals", "소금", "할로겐")이라는 이름을 영국의 화학자 험프리 [8]데이비가 제안한 "염소"("chlorine")라는 이름으로 대체할 것을 제안했습니다.데이비의 원소 이름이 [9]우세했습니다.그러나 1826년 스웨덴의 화학자 욘스 야콥 베르젤리우스 남작은 불소, 염소, 요오드 원소가 알칼리 [10][11]금속과 화합물을 형성할 때 바다 소금 같은 물질을 생성하는 "할로겐"이라는 용어를 제안했습니다.

이 요소들의 영어 이름은 모두 어미 -ine을 갖습니다.플루오린의 이름은 "흐르다"라는 뜻의 라틴어 플루어에서 유래되었는데, 이는 금속 가공에서 플럭스로 사용된 플루오린 광물에서 유래되었기 때문입니다.염소의 이름은 "초록색-노란색"을 의미하는 그리스 단어 클로로스(chloros)에서 유래했습니다.브로민의 이름은 "냄새"를 뜻하는 그리스 단어 브로모스에서 유래했습니다.요오드의 이름은 "자외선"을 의미하는 그리스 단어 아이오데(iodes)에서 유래했습니다.아스타틴의 이름은 [7]"불안정하다"라는 뜻의 그리스 단어 아스타토스에서 유래되었습니다.테네시 주의 이름은 미국 테네시 주의 이름을 따서 지어졌습니다.

특성.

화학의

할로겐 불소, 염소, 브롬, 요오드는 비금속이며, 가장 무거운 17그룹 멤버 2명의 화학적 성질은 아직 명확하게 조사되지 않았습니다.할로겐은 주기율표 기둥의 위에서 아래로 이동하는 화학결합에너지의 경향을 나타내며 불소는 약간 편차가 있습니다.다른 원자와의 화합물에서 가장 높은 결합 에너지를 갖는 경향을 따르지만, 이원자2 F 분자 내에서는 매우 약한 결합을 가지고 있습니다.이것은 주기율표에서 그룹 17을 더 낮추면 [12]원자의 크기가 증가하기 때문에 원소의 반응성이 감소한다는 것을 의미합니다.

할로겐 결합에너지(kJ/mol)[13]
X X를2 HX BX3 알엑스3 CX4
F 159 574 645 582 456
Cl 243 428 444 427 327
Br 193 363 368 360 272
I 151 294 272 285 239

할로젠은 반응성이 강하므로 충분한 양이 생물체에 해롭거나 치명적일 수 있습니다.이러한 높은 반응성은 높은 유효 핵 전하 때문에 원자들의 높은 전기 음성도 때문입니다.할로겐은 최외곽 에너지 준위에 7개의 원자가 전자를 가지고 있기 때문에, 옥텟 규칙을 만족시키기 위해 다른 원소의 원자와 반응함으로써 전자를 얻을 수 있습니다.불소는 모든 원소 중에서 가장 반응성이 높습니다. 산소보다 더 전기 음성적인 유일한 원소이며, 유리와 같은 불활성 물질을 공격하고, 비활성의 희가스와 화합물을 형성합니다.그것은 부식성이 강하고 독성이 강한 가스입니다.불소의 반응성은 실험실 유리기에 사용되거나 저장될 경우 적은 양의 물이 존재하는 상태에서 유리와 반응하여 사불화규소(SiF4)를 형성할 수 있습니다.따라서 불소는 테프론(그 자체가 유기불소 화합물)과 같은 물질, 극도로 건조한 유리 또는 구리 또는 강철과 같은 금속으로 표면에 불소의 보호막을 형성해야 합니다.

불소의 높은 반응성은 특히 탄소에 대한 가장 강한 결합을 가능하게 합니다.예를 들어, 테프론은 탄소와 결합된 불소이며 열 및 화학적 공격에 매우 강하고 융점이 높습니다.

몰레큘스

할로겐 원자 분자

안정한 할로젠은 단일핵 이원자 분자를 형성합니다.상대적으로 약한 분자간 힘으로 인해 염소와 불소는 "원소 가스"로 알려진 그룹의 일부를 형성합니다.

할로겐의 분자의 구조. 모델로 삼다 d(X−X) / pm
(기체상)		 d(X−X) / pm
(고체상)
불소 바2 143 149
염소를 Cl2 199 198
브롬의 Br2 228 227
요오드 나는2 266 272

원소들은 원자 번호가 증가함에 따라 반응성이 떨어지고 녹는점이 높아집니다.더 높은 녹는점은 더 많은 전자로 인해 발생하는 더 강한 런던 분산력에 의해 발생합니다.

컴파운드

할로겐화수소
주요 기사:할로겐화수소

모든 할로겐 물질은 수소와 반응하여 할로겐화수소를 형성하는 것으로 관찰되었습니다.불소, 염소 및 브롬의 경우, 이 반응은 다음과 같은 형태입니다.

H + X → 2HX

그러나 요오드화수소와 아스타타이드 수소는 다시 구성 원소로 [14]분리될 수 있습니다.

수소-할로겐 반응은 무거운 할로겐에 대한 반응이 점차 줄어듭니다.불소-수소 반응은 어둡고 추울 때도 폭발적입니다.염소-수소 반응 또한 폭발적이지만 빛과 열이 있을 때만 발생합니다.브롬-수소 반응은 훨씬 덜 폭발적입니다. 화염에 노출될 때만 폭발적입니다.요오드와 아스타틴은 부분적으로만 수소와 반응하여 [14]평형을 형성합니다.

모든 할로겐은 수소 할로겐화물로 알려진 수소와 불화수소(HF), 염화수소(HCl), 브롬화수소(HBR), 요오드화수소(HI), 아스타타이드수소(HAT)와 같은 이항성 화합물을 형성합니다.이 모든 화합물들은 물과 섞이면 산을 형성합니다.불화수소는 수소 결합을 형성하는 유일한 할로겐화수소입니다.염산, 브로민화수소산, 아이오딘화수소산, 아스타틱산 모두 강한 산이지만 불산은 약한 [15]산입니다.

할로겐화 수소는 모두 자극제입니다.불화수소와 염화수소는 산성이 강합니다.불화수소는 산업용 화학물질로 사용되며 독성이 강해 폐부종을 일으키고 [16]세포를 손상시킵니다.염화수소 또한 위험한 화학물질입니다.염화수소가 50ppm 이상 함유된 가스를 들이마시는 것은 [17]인간에게 죽음을 초래할 수 있습니다.브롬화수소는 염화수소보다 훨씬 더 독성이 강하고 자극적입니다.브롬화수소가 30ppm 이상 함유된 가스를 마시는 것은 [18]인간에게 치명적일 수 있습니다.요오드화수소는 다른 할로겐화수소와 마찬가지로 [19]독성이 있습니다.

할로겐화금속
주요 기사:할로겐화금속

모든 할로겐 물질은 나트륨과 반응하여 플루오르화나트륨, 염화나트륨, 브롬화나트륨, 요오드화나트륨, 아스타타이드 나트륨을 형성하는 것으로 알려져 있습니다.가열된 나트륨과 할로겐의 반응은 밝은 오렌지색의 화염을 만들어냅니다.나트륨과 염소의 반응은 다음과 같습니다.

2Na + Cl → 2NaCl[14]

철은 불소, 염소 및 브롬과 반응하여 철(III) 할로겐화물을 생성합니다.이러한 반응의 형태는 다음과 같습니다.

2Fe + 3X → 2FeX[14]

그러나 철이 요오드와 반응하면 철(II) 요오드화물

Fe+I→FeI

철모는 추운 온도에서도 불소와 빠르게 반응하여 백색 화합물 철(III) 불소를 형성할 수 있습니다.염소가 가열된 철과 접촉하면, 그들은 반응하여 검은 철 (III) 염화물을 형성합니다.그러나, 만약 반응 조건이 습하다면, 이 반응은 대신 적갈색의 생성물을 만들어 낼 것입니다.철은 또한 브롬과 반응하여 철(III) 브롬을 형성할 수 있습니다.이 화합물은 건조한 상태에서는 적갈색입니다.철과 브롬의 반응은 불소나 염소와의 반응보다 반응성이 떨어집니다.뜨거운 철은 요오드와 반응할 수도 있지만, 철(II) 요오드화물이 화합물은 회색일 수 있지만, 항상 과잉 요오드로 반응이 오염되어 있으므로 확실하게 알 수 없습니다.철과 요오드의 반응은 가벼운 [14]할로겐과의 반응보다 덜 격렬합니다.

할로겐 화합물
주요 기사:한글간

할로겐 간 화합물은 XY 형태이고n X와 Y는 할로겐이고 n은 1, 3, 5, 7입니다.할로겐 간 화합물은 최대 두 가지의 다른 할로겐을 포함합니다.ClF와3 같은 큰 할로겐들은 순수한 할로겐과 ClF와 같은 더 작은 할로겐들의 반응에 의해 생성될 수 있습니다.IF를 제외한7 모든 할로겐간 물질은 다양한 [20]조건에서 순수한 할로겐을 직접 결합하여 생산할 수 있습니다.

할로겐 간 결합이 약하기 때문에 일반적으로 F를 제외한2 모든 이원자 할로겐 분자보다 반응성이 높습니다.그러나 할로겐 간의 화학적 성질은 규조류 할로겐의 화학적 성질과 거의 같습니다.다수의 할로겐 간 원자는 하나 이상의 불소가 무거운 할로겐과 결합하여 구성되어 있습니다.염소와 브롬은 5개의 불소 원자와 결합할 수 있고, 요오드는 7개의 불소 원자와 결합할 수 있습니다.대부분의 할로겐간 화합물은 공유기체입니다.그러나 일부 할로겐은 BrF와3 같은 액체이며, 요오드를 함유한 많은 할로겐은 [20]고체입니다.

유기할로겐 화합물

플라스틱 폴리머와 같은 많은 합성 유기 화합물과 몇몇 천연 화합물은 할로겐 원자를 포함합니다; 이것들은 할로겐화 화합물 또는 유기 할로겐화물로 알려져 있습니다.염소는 바닷물에 있는 할로겐 중에서 단연코 가장 풍부하고, 인간이 비교적 많은 양을 필요로 하는 유일한 물질입니다.예를 들어, 염화 이온은 억제 전달체 GABA의 작용을 매개함으로써 뇌 기능에 중요한 역할을 하며 또한 위산을 생성하는 데 신체에 의해 사용됩니다.요오드는 티록신과 같은 갑상선 호르몬의 생성에 미량으로 필요합니다.유기 할로겐은 또한 친핵성 추상화 [21]반응을 통해 합성됩니다.

폴리할로겐 화합물

폴리할로겐화 화합물은 다수의 할로겐으로 치환된 산업적으로 생성된 화합물입니다.그 중 많은 것들이 사람에게 매우 독성이 있고 생물학적으로 축적되어 있으며, 적용 범위가 매우 넓습니다.PCB, PBDE, 과불화화합물(PFC) 등 다양한 화합물이 이에 해당합니다.

반응

물과의 반응

불소는 물과 격렬하게 반응하여 산소(O2)와 불화수소(HF)[22]를 생성합니다.

2 F(g) + 2 HO(l) → O(g) + 4 HF(aq)

염소는 주변 온도(21 °[23]C)에서 물 kg당 ca.7.1 gCl의2 최대 용해도를 갖습니다.용해된 염소는 반응하여 염산(HCl)과 차아염소산(chypochlorus acid)을 형성하는데, 이 용액은 소독제나 표백제로 사용될 수 있습니다.

Cl(g) + HO(l) → HCl(aq) + HClO(aq)

브롬은 [24]물 100 g 당 3.41 g의 용해도를 갖지만 천천히 반응하여 브로민화수소(HBR)와 하이포브롬산(HBRO)을 형성합니다.

Br(g) + HO(l) → HBr(aq) + HBrO(aq)

그러나 요오드는 물(20 °C에서 물 0.03 g/100 g)에 최소한으로 용해되어 [25]반응하지 않습니다.그러나, 요오드는 요오드화칼륨(KI)을 첨가하는 등 요오드화 이온이 존재하는 곳에서 수용액을 형성하게 되는데, 이는 요오드화칼륨(KI)이 포함되기 때문입니다.

물리 및 원자

아래 표는 할로겐의 주요 물리적 및 원자적 특성을 요약한 것입니다.물음표로 표시된 데이터는 불확실하거나 관측치가 아닌 부분적으로 주기적인 추세에 기반한 추정입니다.

할로겐 표준원자량
(u)[n 2][27] 		융점
(K)		 융점
(°C)		 비등점
(K)[28] 		비등점
(°C)[28] 		밀도
(25°C에서 g/cm3)		 전기 음성도
(폴링)		 1차 이온화 에너지
(kJ·mol−1)		 공유반경
(pm)[29]
플루오린 18.9984032(5) 53.53 −219.62 85.03 −188.12 0.0017 3.98 1681.0 71
염소 [35.446; 35.457][n 3] 171.6 −101.5 239.11 −34.04 0.0032 3.16 1251.2 99
브롬 79.904(1) 265.8 −7.3 332.0 58.8 3.1028 2.96 1139.9 114
요오드 126.90447(3) 386.85 113.7 457.4 184.3 4.933 2.66 1008.4 133
아스타틴 [210][n 4] 575 302 ? 610 ? 337 ? 6.2–6.5[30] 2.2 899.0[31] ? 145[32]
테네시주 [294][n 4] ? 623-823[33] ? 350-550[33] ? 883[33] ? 610[33] ? 7.1-7.3[33] - ? 743[34] ? 157[33]
Z 요소 전자/쉘 수
9 불소 2, 7
17 염소를 2, 8, 7
35 브롬의 2, 8, 18, 7
53 요오드 2, 8, 18, 18, 7
85 위생상의 2, 8, 18, 32, 18, 7
117 테니스의 2, 8, 18, 32, 32, 18, 7 (predicted)[35]
다양한 압력에서 할로겐에 대한 끓는 온도 또는 승화 온도 의존성.수직 막대는 녹는점을 나타냅니다.
다양한[36] 압력에서 할로겐의 승화 또는 끓는점(oC)
Tmelt(о트멜트 −100.7 −7.3 112.9
log(P[Pa]) mmHg Cl2 Br2 나는2
2.12490302 1 −118 −48.7 38.7
2.82387302 5 −106.7 −32.8 62.2
3.12490302 10 −101.6 −25 73.2
3.42593302 20 −93.3 −16.8 84.7
3.72696301 40 −84.5 −8 97.5
3.90305427 60 −79 −0.6 105.4
4.12490302 100 −71.7 9.3 116.5
4.42593302 200 −60.2 24.3 137.3
4.72696301 400 −47.3 41 159.8
5.00571661 760 −33.8 58.2 183
log(P[Pa]) 현금 자동 입출금기 Cl2 Br2 나는2
5.00571661 1 −33.8 58.2 183
5.30674661 2 −16.9 78.8
5.70468662 5 10.3 110.3
6.00571661 10 35.6 139.8
6.30674661 20 65 174
6.48283787 30 84.8 197
6.6077766 40 101.6 215
6.70468662 50 115.2 230
6.78386786 60 127.1 243.5

동위 원소

불소는 안정적이고 자연적으로 생성되는 동위 원소인 불소-19를 가지고 있습니다.그러나 방사성 동위원소 불소-23은 프로탁티늄-231의 클러스터 붕괴를 통해 발생하는 미량의 방사성 동위원소입니다.총 18개의 불소 동위 원소가 발견되었으며, 원자 질량은 14에서 31 사이입니다.

염소는 염소-35와 염소-37이라는 두 개의 안정적이고 자연적으로 발생하는 동위 원소를 가지고 있습니다.그러나, 아르곤-36의 파괴를 통해 발생하는 염소-36 동위원소의 본질에는 미량의 양이 있습니다.총 24개의 염소 동위 원소가 발견되었으며, 원자 질량은 28에서 [7]51 사이입니다.

안정적이고 자연적으로 생성되는 두 가지의 브롬 동위 원소, 즉 브롬-79와 브롬-81이 있습니다.총 33개의 브롬 동위 원소가 발견되었으며, 원자 질량은 66에서 98 사이입니다.

요오드의 안정적이고 자연적으로 발생하는 동위원소인 요오드-127이 있습니다.그러나 방사성 동위원소 요오드-129의 성질에는 폭발과 우라늄 광석의 방사성 붕괴를 통해 발생하는 미량의 양이 있습니다.요오드의 다른 방사성 동위 원소들도 우라늄의 붕괴를 통해 자연적으로 생성되었습니다.요오드 동위원소는 총 38개가 발견되었으며, 원자량은 108에서 [7]145까지 다양합니다.

아스타틴의 안정 동위 원소는 존재하지 않습니다.그러나 우라늄, 넵투늄, 플루토늄의 방사성 붕괴를 통해 생성되는 아스타틴의 방사성 동위원소는 4가지가 있습니다.이 동위 원소들은 아스타틴-215, 아스타틴-217, 아스타틴-218, 아스타틴-219입니다.총 31개의 아스타틴 동위 원소가 발견되었으며, 원자 질량은 191에서 227입니다.[7]

테네신의 안정 동위 원소는 존재하지 않습니다.테네신은 오직 두 가지의 알려진 합성 방사성 동위원소인 테네신-293과 테네신-294만을 가지고 있습니다.

생산.

좌에서 우로: 상온에서 염소, 브롬, 요오드.염소는 기체, 브롬은 액체, 요오드는 고체입니다.불소는 반응성이 높고, 아스타틴과 테네신은 방사능 때문에 이미지에 포함되지 못했습니다.

매년 약 6백만 톤의 불소 광물 불소가 생산됩니다.매년 40만 톤의 불산이 만들어집니다.불소 가스는 인산 제조에서 부산물로 생성된 불산으로 제조됩니다.연간 [7]약 15,000 미터 톤의 불소 가스가 만들어집니다.

할라이트 광물은 염소를 위해 가장 일반적으로 채굴되는 광물이지만, 카르날라이트와 실라이트 광물 또한 염소를 위해 채굴됩니다.소금물의 [7]전기 분해로 매년 4천만 미터톤의 염소가 생산됩니다.

매년 약 45만 톤의 브롬이 생산됩니다.전체 브롬의 50%는 미국에서, 35%는 이스라엘에서, 나머지 대부분은 중국에서 생산됩니다.역사적으로, 브롬은 천연 소금물에 황산과 표백 가루를 첨가하여 제조되었습니다.그러나, 현대에 와서 브롬은 Herbert Dow에 의해 발명된 방법인 전기 분해에 의해 생산됩니다.염소를 바닷물에 통과시킨 후 공기를 [7]바닷물에 통과시켜 브롬을 만드는 것도 가능합니다.

2003년에는 22,000 미터 톤의 요오드가 생산되었습니다.칠레는 요오드 생산량의 40%를, 일본은 30%를, 러시아와 미국은 그보다 적은 양을 생산하고 있습니다.1950년대까지 요오드는 다시마에서 추출되었습니다.그러나 현대에는 요오드가 다른 방식으로 생산됩니다.요오드를 생산하는 한가지 방법은 이산화황과 요오드산염을 함유하고 있는 질산염 광석을 혼합하는 것입니다.요오드는 천연 [7]가스전에서도 추출됩니다.

아스타틴은 자연적으로 발생하지만, 보통 알파 [7]입자를 비스무트에 폭격함으로써 생성됩니다.

테네신은 사이클로트론을 사용하여 베르켈륨-249와 칼슘-48을 융합하여 테네신-293과 테네신-294를 만듭니다.

적용들

소독제

염소와 브롬 둘 다 식수, 수영장, 신선한 상처, 스파, 접시, 그리고 표면의 소독제로 사용됩니다.그들은 살균이라고 알려진 과정을 통해 박테리아와 다른 잠재적으로 해로운 미생물들을 죽입니다.그들의 반응성은 표백에도 사용됩니다.염소로부터 생산되는 차아염소산나트륨은 대부분의 직물 표백제의 유효성분이며, 일부 종이 제품의 생산에는 염소 유래 표백제가 사용됩니다.염소는 또한 나트륨과 반응하여 식탁용 소금인 염화나트륨을 만듭니다.

조명.

할로겐 램프는 요오드나 브롬과 같은 소량의 할로겐이 첨가된 전구에 텅스텐 필라멘트를 사용하는 백열등의 한 종류입니다.이를 통해 동일한 와트에서 비할로겐 백열 전구보다 훨씬 작은 램프를 제작할 수 있습니다.이 가스는 필라멘트가 얇아지고 전구 내부가 검어지는 현상을 줄여 수명이 훨씬 더 긴 전구를 만들어냅니다.할로겐 램프는 다른 백열 전구보다 더 하얀 색으로 높은 온도(2800~3400 켈빈)에서 빛납니다.그러나 [37]이를 위해서는 파손을 줄이기 위해 전구를 실리카 유리가 아닌 용융 석영으로 제조해야 합니다.

의약품성분

약물 발견에서, 할로겐 원자를 납 약물 후보 물질에 포함시키는 것은 일반적으로 더 친유성이고 [38]덜 수용성인 유사체를 초래합니다.결과적으로, 할로겐 원자는 지질 막 및 조직을 통한 침투를 개선하기 위해 사용됩니다.이는 일부 할로겐화 약물이 지방 조직에 축적되는 경향이 있음을 보여집니다.

할로겐 원자의 화학적 반응성은 납에 부착되는 지점과 할로겐의 특성에 따라 달라집니다.방향족 할로겐기는 상당한 화학 반응성을 나타낼 수 있는 지방족 할로겐기에 비해 반응성이 훨씬 낮습니다.지방족 탄소-할로겐 결합의 경우, C-F 결합은 가장 강하고 보통 지방족 C-H 결합보다 화학적으로 덜 반응합니다.다른 지방족-할로겐 결합은 더 약하고, 그 반응성은 주기율표 아래로 증가합니다.그들은 보통 지방족 C-H 결합보다 더 화학적으로 반응합니다.결과적으로, 가장 일반적인 할로겐 치환은 반응성이 낮은 방향족 불소 및 염소 그룹입니다.

생물학적 역할

불소 음이온은 상아, 뼈, 치아, 혈액, 달걀, 소변, 생물의 털에서 발견됩니다.극소량의 불소 음이온은 [39]인간에게 필수적일 지도 모릅니다.인간의 혈액은 리터당 0.5 밀리그램의 불소가 있습니다.사람의 뼈에는 불소가 0.2~1.2% 함유되어 있습니다.인간의 조직은 10억분의 50정도의 불소를 함유하고 있습니다.보통 70 킬로그램의 사람은 3에서 6 그램의 [7]불소를 함유하고 있습니다.

염화 음이온은 인간을 포함한 많은 종들에게 필수적입니다.곡물의 건조 중량 중 염소 농도는 100만분의 10~20ppm인 반면, 감자의 염소 농도는 0.5%입니다.식물의 성장은 토양의 염화물 수치가 백만분의 2 이하로 떨어지는 것에 의해 악영향을 받습니다.인간의 혈액은 평균 0.3%의 염소를 함유하고 있습니다.인간의 뼈는 일반적으로 백만분의 900 부분의 염소를 함유하고 있습니다.인체 조직에는 약 0.2~0.5%의 염소가 포함되어 있습니다.전형적인 70 킬로그램의 [7]사람에게는 총 95 그램의 염소가 있습니다.

브롬화 음이온의 형태를 가진 브롬은 모든 생물체에 존재합니다.인간의 브롬에 대한 생물학적 역할은 증명되지 않았지만, 일부 유기체는 유기 브로민 화합물을 포함하고 있습니다.인간은 보통 하루에 1에서 20 밀리그램의 브롬을 섭취합니다.일반적으로 인간의 혈액에는 브롬이 백만분의 5로, 인간의 뼈에는 브롬이 백만분의 7로, 그리고 인간의 조직에는 브롬이 백만분의 7로 존재합니다.전형적인 70 킬로그램의 인간은 260 밀리그램의 [7]브롬을 함유하고 있습니다.

인간은 보통 하루에 100마이크로그램 이하의 요오드를 섭취합니다.요오드 결핍은 지적 장애를 일으킬 수 있습니다.오르가노이오딘 화합물은 위, 표피, 면역계뿐만 아니라 특히 갑상선의 일부 분비선에서 인간에게 발생합니다.요오드가 함유된 음식에는 대구, 굴, 새우, 청어, 바닷가재, 해바라기씨, 해초, 버섯 등이 포함됩니다.하지만 요오드는 식물에 생물학적인 역할을 하는 것으로 알려져 있지 않습니다.일반적으로 인간의 혈액에는 요오드가 리터당 0.06 밀리그램, 인간의 뼈에는 요오드가 10억분의 300부, 그리고 인간의 조직에는 50에서 700부의 요오드가 있습니다.보통 70 킬로그램의 [7]사람에게는 10에서 20 밀리그램의 요오드가 들어있습니다.

아스타틴은 매우 부족하지만 [7]지구에서 마이크로그램으로 발견되었습니다.높은 방사능, 극도의 희귀성 때문에 알려진 생물학적 역할이 없으며 가장 안정적인 동위원소의 반감기는 8시간 정도에 불과합니다.

테니스는 순수하게 사람이 만든 것이고 자연에서 다른 역할은 없습니다.

독성

할로겐은 무거운 [40]할로겐에 대한 독성이 감소하는 경향이 있습니다.

불소 가스는 매우 독성이 강합니다. 100만분의 25의 농도로 불소를 들이마시는 것은 치명적일 수 있습니다.불산은 또한 독성이 있어서 피부에 침투하여 매우 고통스러운 화상을 일으킬 수 있습니다.게다가 불소 음이온은 독성이 있지만 순수한 불소만큼 독성이 있지는 않습니다.불소는 5그램에서 10그램 정도로 치명적일 수 있습니다.불소를 1.5mg/L 농도 이상으로 장기간 섭취할 경우 [41]치아의 심미적 상태인 치아불소증의 위험과 관련이 있습니다.4mg/L 이상의 농도에서는 뼈가 굳어 뼈 골절이 발생하는 질환인 골격불소증이 발생할 위험이 증가합니다.치아우식증을 예방하는 방법인 물불소화의 현재 권장 수준은 0.7에서 1.2mg/L로 불소의 해로운 영향을 피하면서 동시에 [42]그 이점을 얻을 수불소화는 0.7에서 1.2mg/L입니다.정상 수준과 골격 불소증에 필요한 수준 사이의 사람들은 [7]관절염과 비슷한 증상을 보이는 경향이 있습니다.

염소 가스는 유독성이 강합니다.염소를 100만분의 3의 농도로 들이마시는 것은 빠르게 독성 반응을 일으킬 수 있습니다.염소를 100만분의 50의 농도로 들이마시는 것은 매우 위험합니다.염소를 500 ppm의 농도로 몇 분 동안 호흡하는 것은 치명적입니다.게다가 염소 가스를 들이마시는 것은 부식성 때문에 매우 고통스럽습니다.염산은 염소의 산인 반면, 비교적 독성이 없는 반면, 부식성이 강하며 매우 자극적이고 독성이 강한 염화수소 가스를 [40]외기에 방출합니다.

순수한 브롬은 다소 독성이 있지만 불소나 염소보다 독성이 적습니다.브롬 100밀리그램은 [7]치명적입니다.브롬 음이온도 독성이 있지만 브롬보다는 덜합니다.브로마이드는 치사량이 30그램입니다.[7]

요오드는 폐와 눈을 자극할 수 있는 다소 독성이 있으며, 안전 한계는 세제곱미터당 1밀리그램입니다.요오드 3g을 경구 복용하면 치명적일 수 있습니다.요오드화 음이온은 대부분 무독성이지만,[7] 다량 섭취하면 치명적일 수도 있습니다.

아스타틴은 방사성이므로 매우 위험하지만 거시적인 양으로 생성되지 않았기 때문에 독성이 일반 [7]개체와 큰 관련이 없을 가능성이 가장 높습니다.

테네신은 반감기가 너무 짧아 화학적으로 조사할 수 없지만, 방사능 때문에 매우 위험합니다.

초할로겐

주요 기사:슈퍼원자력

일부 알루미늄 클러스터에는 슈퍼 원자로 특성이 있습니다.이 알루미늄 클러스터는 헬륨 가스에서 음이온(Al은 n = 1, 2, 3, ...)으로 생성되고 요오드가 포함된 가스와 반응합니다.질량 분석법으로 분석하면 주요 반응 생성물 중 하나가 [43]AlI로
13−
밝혀집니다.추가 전자가 추가된 13개의 알루미늄 원자로 구성된 클러스터는 동일한 가스 스트림에 산소가 유입될 때 산소와 반응하지 않는 것으로 보입니다.각각의 원자가 전자 3가를 해방한다고 가정할 때, 이것은 40개의 전자가 존재한다는 것을 의미하는데, 이것은 나트륨에 대한 마법의 숫자 중 하나이고 이 숫자들이 고귀한 기체의 반영이라는 것을 암시합니다.

계산 결과, 추가 전자는 요오드 원자와 바로 반대 위치에 있는 알루미늄 클러스터에 위치한 것으로 나타났습니다.따라서 클러스터는 전자에 대해 요오드보다 높은 전자 친화도를 가져야 하며 따라서 알루미늄 클러스터를 슈퍼할로겐(즉, 음이온을 구성하는 부분의 수직 전자 분리 에너지가 할로겐 [44]원자의 에너지보다 큼)이라고 부릅니다.AlI
13−
 이온의 클러스터 성분은 요오드화 이온 또는 브롬화 이온과 유사합니다.관련된
13−
2 AlI 클러스터는 화학적으로 삼요오드 [45][46]이온처럼 행동할 것으로 예상됩니다.

참고 항목

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메모들

  1. ^ 코페르니슘의 녹는점과 끓는점은 여전히 불확실하지만, 그룹 (XII)의 경우에도 마찬가지일 수 있습니다.
  2. ^ 괄호 안의 숫자는 측정 불확도를 나타냅니다.이 불확실성은 괄호가 쳐진 값 이전의 숫자(즉, 맨 오른쪽 숫자에서 왼쪽 숫자로 세는 것)에 가장 유의하지 않은 수치에 적용됩니다.예를 들어 1.00794(7)는 1.00794±0.00007을 나타내고 1.00794(72)는 1.00794±0.[26]00072를 나타냅니다.
  3. ^ 이 원소의 평균 원자량은 염소의 공급원에 따라 변하며 괄호 안의 값은 [27]상한값과 하한값입니다.
  4. ^ a b 이 원소는 안정한 핵종을 가지고 있지 않으며 괄호 안의 값은 이 [27]원소의 최장 수명 동위원소의 질량 수를 나타냅니다.

참고문헌

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  8. ^ 251쪽에서, 슈바이거는 "할로겐"이라는 단어를 제안했습니다: "Manages dafür lieber mitrichter Wortbildung Halloen(광물학 베르너의 할릿-게슐레흐트 dies Wortnicht fremdistes Wortnicht fremdist) von αλς Salz und demalten (도리슈어) zeugen." (대신 적절한 형태론으로,"할로겐"(이 단어는 이미 광물학에서 베르너의 "할라이트" 종을 통해 발견되었기 때문에 이상하지 않습니다.) αλς [als] "salt"와 옛 γενειν [genein] (Doric γενεν) "be get"에서 유래했습니다.)
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  11. ^ "할로겐"이라는 단어는 일찍이 1832년(또는 그 이전)에 영어로 나타났습니다.예를 들어, Berzelius, J.J. with A.D.Bache, trans., (1832) "화학에 관한 논문 앞에 붙는 화학 명명법에 관한 에세이", The American Journal of Science and Arts, 22:248-276; 예를 들어 p. 263 참조.
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